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Reibscheibenkupplung für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Reibscheibenkupplung für Kraftfahrzeuge mit einer als Kupplungsfeder dienenden Tellerfederscheibe, die mit ihrem äusseren Rand in eine Druckplatte eingreift und die zu beiden Seiten von Widerlagern abgestützt ist, welche mit der Schwungscheibe in geeigneter Weise verbunden sind, wobei die Tellerfeder bei eingerückter Kupplung vorgespannt in Planlage ist und bei gelöster Kupplung in eine ihrer Ruhelage entgegengesetzte kegelstumpfförmige Lage durchgestülpt ist.
Diese bekannten Kupplungen sind, da sie aus wenigen Teilen bestehen, einfach im Aufbau und haben den Vorteil einer geringen axialen Baulänge. Sie werden daher bevorzugt dort eingebaut, wo bei grosser Drehmomentübertragung axial und radial nur begrenzter Raum für den Einbau der Kupplung vorhanden ist. Wegen des bekanntermassen stets geringen Raumes, der bei dem Einbau einer Kupplung zur Verfügung steht, muss zur Übertragung eines vorgegebenen Drehmomentes bei kleiner Reibscheibe der Anpressdruck der Druckplatte hoch gehalten werden. Die Folge hievon ist eine zwangsläufige Vergrösserung der Werkstoffbeanspruchung der Tellerfeder, die diesen erhöhten Anpressdruck erzeugt. Die Reibscheibe und damit die Tellerfeder müssen bekanntlich auch schon deswegen im Durchmesser klein gehalten werden, weil von deren Abmessungen die Grösse des Schwungmomentes hauptsächlich abhängt.
Die hohen Belastungen führen dahin, dass die Randspannungen in der Tellerfeder die zulässigen Werte überschreiten und aus dem Elastizitätsbereich des Werkstoffes gelangen können. Hiedurch wird ein rasches Abnehmen der Dauerfestigkeit bedingt, so dass bei entsprechend grossem Drehmoment die Gewähr für eine ausreichende, den sonstigen Kupplungsteilen angemessene Lebensdauer nicht mehr gegeben ist.
Durch die Erfindung wird eine Kupplung der eingangs erwähnten Art derart ausgebildet, dass trotz gleichbleibender Baumasse der Kupplung eine wesentliche Steigerung der Drehmomentübertragung ermöglicht ist.
Gemäss der Erfindung wird dies erreicht durch Anordnung von mindestens zwei mit ringförmiger Flächenberührung aufeinanderliegenden und zusammenwirkenden Zungentellerfedern, die in der Druckplatte in an sich bekannter Weise durch einen Sprengring festgehalten sind. Vorteilhaft sind zwei oder mehr Zungentellerfedern gleich ausgebildet und dimensioniert, so dass sie dicht aufeinander zu liegen kommen.
Hiedurch ist es möglich, die Federbeanspruchung der einzelnen Feder auf ein vertretbares Mass zurückzuführen, so dass eine ausreichende Lebensdauer gesichert ist. Die Enden der Tellerfederzungen können in an sich bekannter Weise in entsprechende Ausnehmungen des Druckkorbes, der mit dem Ausrücklager in Verbindung steht, eingreifen und durch diesen Druckkorb gegen Verdrehen gesichert sein. Zur Vermeidung unnötiger Reibung zwischen den beiden Platten kann eine Gleitschicht oder eine Gleitmasse vorgesehen sein, beispielsweise durch Auftragen eines an sich bekannten Molybdänsulfides.
Die erfindungsgemässe Reibscheibenkupplung hat den weiteren Vorteil, dass bei ihr der bekannte Nachteil vermieden ist, wonach die relativ grossen Streuungen'der Kupplungsfedern im Druck, die durch Schwankungen in der Werkstoffzusammensetzung und in den Werkstofftoleranzen sowie durch das Herstellungsverfahren bedingt sind, vermieden werden. Derartige Streuungen können auch durch die an der Zulässigkeitsgrenze liegenden Randspannungen auftreten und gegenüber dem Solldruckwert sowohl als höherer als auch als niedrigerer Druck auftreten, so dass es gegenüber dem Sollwert einen mehr oder weniger grossen Streubereich gibt.
Da ein solcher Streubereich technisch nicht vertretbar ist, mussten bisher Tellerfedern, die einen zu grossen Streubereich aufwiesen, als Ausschuss betrachtet oder durch
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langwierige Nacharbeit auf den Sollwert zurückgeführt werden, was ausserordentlich kostspielig ist.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung von mindestens zwei Tellerfedern ist es nun überraschend möglich, durch entsprechendes Zusammenstellen von Tellerfedern mit Druckwerten, die vom Solldruckwert aus gesehen die gleiche Streuung haben, jedoch einmal oberhalb und einmal unterhalb dieses Solldruckwertes zu liegen kommen, die Gesamtstreuung der Tellerfedern auszugleichen oder aufzuheben oder in einen vorher bestimmten, gewünschten Toleranzbereich zurückzuführen, ohne dass dabei, wie bisher, Tellerfedern als Ausschuss aus der Produktion ausgeschieden werden müssen. Es ist somit auch möglich, den zulässigen Streubereich nicht mehr, wie bisher, in engen Grenzen zu halten, da ein Ausgleich immer möglich ist.
Bei Kupplungen ist zwar schon das Zusammenlegen von Schrauben oder Blattfedern bekannt. Bei den bekannten Reibscheibenkupplungen hat man bisher jedoch stets nur einzelne Federblätter, die beispielsweise als Hebel wirksam sind, verdoppelt.
Es wurde nämlich weiter gefunden, dass sich beim Einbau von zwei oder mehr Zungentellerfedern die bei Kupplungen mit einer Tellerfeder bekannte Hysterese entgegen der Annahme der Fachleute nicht entsprechend der Zahl der Federn summiert, sondern verringert. Besonders günstige Ergebnisse erhält man, wenn zwischen die satt aufeinanderliegenden Federn das Gleitmittel gebracht wird, durch das nicht nur die Reibung der aneinanderliegenden Federn und dadurch der Verschleiss verringert, sondern zusätzlich noch die Hysterese günstig beeinflusst wird. Dieses Gleitmittel kann beispielsweise ein Trockengleitmittel sein oder es muss die Möglichkeit bieten, in die Poren der Oberfläche der Federn einzudringen.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemässe Kupplung in eingerücktem, Fig. 2 im ausgerückten Zustand in einem Axialschnitt ; Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt der Kupplung, u. zw. die Enden der Zungentellerfedern in einem Druckkorb des Ausrückers gelagert.
Mit 1 ist die Schwungscheibe bezeichnet, die (in nicht näher dargestellter und bekannter Weise) mit der Motorwelle verbunden ist ; 2 ist die mit dieser zu kuppelnde Getriebewelle eines Kraftfahrzeuges. Mit
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gende Druckplatte 7 weist Nocken 7'. auf, die durch entsprechende Ausnehmungen 8'der Grundplatte 8 hindurchgreifen. Die Grundplatte 8 bildet zusammen mit dem entsprechend umgebogenen Ende des Deckels 9 das Widerlager für dieTellerfedern 10,10', die plan aufeinandergelegt zwischen der Anlage 11 des Nockens 7'und dem in diesen Nocken eingesetzten Sprengring 12 gehaltert sind. Die Grundplatte 8 und der Deckel 9 sind durch Schrauben 13 mit der Schwungscheibe 1 fest verbunden.
Wird das Ausrücklager 14 in Richtung des Pfeiles A axial verschoben, so drücken sich die Tellerfedern 10, 10'aus der Planlage gemäss Fig. 1 in eine annähernd kegelförmige Lage, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, in der die Druckplatte 7 von der Kupplungsscheibe 5 mit Reibbelägen 6, 6'abgehoben ist. Die Kupplung ist gelöst bzw. ausgerückt. Die Enden der Zungentellerfedern 10, 10'können sich deckend übereinanderliegend angeordnet sein und in an sich bekannter Weise in einen Druckkorb 15 einmünden und dadurch gegen Verschiebung festgelegt sein. Die Ausnehmungen, durch welche die Enden 10a, 10a'der Tellerfedern 10,10' hindurchgreifen, sind mit 15'in Fig. 3 bezeichnet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reibscheibenkupplung für Kraftfahrzeuge mit einer als Kupplungsfeder dienenden Tellerfederscheibe, die mit ihrem äusseren Rand in eine Druckplatte eingreift und die zu beiden Seiten von Widerlagern abgestützt ist, die mit der Schwungscheibe, in geeigneter Weise miteinander verbunden sind, wobei die Tellerfeder bei eingerückter Kupplung vorgespannt in Planlage ist und bei gelöster Kupplung in
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mindestens zwei mit ringförmiger Flächenberührung aufeinanderliegende Zungentellerfedern (10, 10'), die in der Druckplatte (7) in an sich bekannter Weise durch einen Sprengring (12) festgehalten sind.
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Friction disc clutch for motor vehicles
The invention relates to a friction disk clutch for motor vehicles with a plate spring washer serving as a clutch spring, which engages with its outer edge in a pressure plate and which is supported on both sides by abutments which are connected to the flywheel in a suitable manner, the plate spring being pretensioned when the clutch is engaged is in flat position and when the clutch is released it is turned into a frustoconical position opposite to its rest position.
Since they consist of a few parts, these known couplings are simple in construction and have the advantage of a short overall axial length. They are therefore preferably installed where there is only limited space available for installing the clutch in the axial and radial direction with high torque transmission. Because of the known always small space available when installing a clutch, the contact pressure of the pressure plate must be kept high in order to transmit a given torque with a small friction disk. The consequence of this is an inevitable increase in the material stress on the disc spring, which generates this increased contact pressure. As is well known, the friction disk and thus the plate spring must be kept small in diameter because the size of the moment of inertia mainly depends on their dimensions.
The high loads mean that the edge stresses in the disc spring exceed the permissible values and can get out of the elastic range of the material. This results in a rapid decrease in the fatigue strength, so that with a correspondingly large torque there is no longer a guarantee of a sufficient service life appropriate to the other coupling parts.
By means of the invention, a clutch of the type mentioned at the beginning is designed in such a way that, despite the structural mass of the clutch, a significant increase in torque transmission is made possible.
According to the invention, this is achieved by arranging at least two co-operating tongue disc springs lying on top of one another with annular surface contact, which are held in the pressure plate in a manner known per se by a snap ring. Two or more tongue disc springs are advantageously designed and dimensioned identically so that they come to lie close to one another.
This makes it possible to reduce the spring load on the individual spring to an acceptable level, so that a sufficient service life is ensured. The ends of the plate spring tongues can, in a manner known per se, engage in corresponding recesses in the pressure cage, which is connected to the release bearing, and can be secured against rotation by this pressure cage. To avoid unnecessary friction between the two plates, a sliding layer or a sliding compound can be provided, for example by applying a molybdenum sulfide known per se.
The friction disk clutch according to the invention has the further advantage that it avoids the known disadvantage, according to which the relatively large scattering of the clutch springs in pressure, which are caused by fluctuations in the material composition and in the material tolerances as well as the manufacturing process, are avoided. Such spreads can also occur due to the marginal stresses at the admissibility limit and occur both as higher and lower pressure compared to the setpoint pressure value, so that there is a more or less large spread area compared to the setpoint value.
Since such a spread area is technically not justifiable, up to now disc springs that had too large a spread area had to be considered as rejects or through
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lengthy rework can be traced back to the target value, which is extremely costly.
With the arrangement according to the invention of at least two disc springs, it is now surprisingly possible to compensate for the total scatter of the disc springs by appropriately combining disc springs with pressure values which, when viewed from the target pressure value, have the same scatter, but once above and once below this target pressure value or return them to a predetermined, desired tolerance range without having to remove disc springs from production as scrap, as was previously the case. It is therefore also possible to no longer keep the permissible scatter range within narrow limits, as was previously the case, since compensation is always possible.
In the case of clutches, the joining of screws or leaf springs is already known. In the known friction disc clutches, however, only individual spring leaves, which act as levers, for example, have always been doubled.
It was further found that when two or more tongue disc springs are installed, the hysteresis known in clutches with one disc spring, contrary to the assumption of experts, does not add up according to the number of springs, but rather decreases. Particularly favorable results are obtained if the lubricant is placed between the springs resting on top of one another, which not only reduces the friction of the springs resting on one another and thus the wear, but also has a favorable effect on the hysteresis. This lubricant can, for example, be a dry lubricant or it must offer the possibility of penetrating into the pores of the surface of the springs.
The object of the invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment. FIG. 1 shows the clutch according to the invention in the engaged state, FIG. 2 in the disengaged state in an axial section; Fig. 3 shows a partial section of the coupling, u. between the ends of the tongue disc springs stored in a pressure cage of the releaser.
1 with the flywheel is referred to, which (in a known manner not shown) is connected to the motor shaft; 2 is the gear shaft of a motor vehicle to be coupled with this. With
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Low pressure plate 7 has cams 7 '. which reach through corresponding recesses 8 ′ in the base plate 8. The base plate 8, together with the correspondingly bent end of the cover 9, forms the abutment for the plate springs 10, 10 ', which are placed flat on top of one another and held between the abutment 11 of the cam 7' and the snap ring 12 inserted in this cam. The base plate 8 and the cover 9 are firmly connected to the flywheel 1 by screws 13.
If the release bearing 14 is axially displaced in the direction of arrow A, the plate springs 10, 10 'are pushed out of the flat position according to FIG. 1 into an approximately conical position, as shown in FIG. 2, in which the pressure plate 7 is removed from the Clutch disc 5 is lifted off with friction linings 6, 6 '. The clutch is released or disengaged. The ends of the tongue disc springs 10, 10 'can be arranged so as to lie one above the other and open into a pressure cage 15 in a manner known per se and thereby be secured against displacement. The recesses through which the ends 10a, 10a 'of the plate springs 10, 10' reach, are denoted by 15 'in FIG.
PATENT CLAIMS:
1. Friction disc clutch for motor vehicles with a plate spring washer serving as a clutch spring, which engages with its outer edge in a pressure plate and which is supported on both sides by abutments which are connected to the flywheel in a suitable manner, the plate spring being pretensioned when the clutch is engaged is flat and when the clutch is released in
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at least two tongue disc springs (10, 10 ') lying on top of one another with annular surface contact, which are held in the pressure plate (7) in a manner known per se by a snap ring (12).